经典Wnt/β-连环蛋白信号通路在膀胱癌发生与发展中的作用研究进展▲

何小龙 朱海琴 高 漓

(1 桂林医学院附属医院泌尿外科，桂林市 541004，E-mail：763312505@qq.com；2 江西省萍乡市人民医院神经外科，萍乡市 337000)

综 述

经典Wnt/β-连环蛋白信号通路在膀胱癌发生与发展中的作用研究进展▲

何小龙1朱海琴2高 漓1

(1 桂林医学院附属医院泌尿外科，桂林市 541004，E-mail：763312505@qq.com；2 江西省萍乡市人民医院神经外科，萍乡市 337000)

膀胱癌是全世界九大最常见的恶性肿瘤之一，具有多灶性、易复发性和较高死亡率的生物学特征。经典Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)信号参与调控肿瘤细胞的增殖、分化、侵袭和凋亡。现就经典Wnt/β-catenin信号通路在膀胱癌发生、发展中的作用进行综述。

膀胱癌；Wnt/β-连环蛋白信号通路；发生；浸润；转移；综述

自Nusse等于1982年发现Wnt基因后[1]，研究者在低等生物及高等生物的不同器官中发现了一系列Wnt源基因，Wnt信号通路组成分子、作用机制及其功能也逐渐被阐明和认可。Wnt信号通路主要由4条分支构成：(1)经典Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)信号通路；(2)调节纺锤体的方向和非对称细胞分裂的胞内通路；(3)Wnt/Ca2+途径；(4)平面细胞极性通路。其中学术界对经典Wnt/β-catenin信号通路的研究最多且最为透彻，该信号通路与恶性肿瘤的关系也最为密切。膀胱癌是全世界九大最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和病死率均位于我国泌尿生殖系统肿瘤的第一位[2]。Urakami等[3]通过研究认为经典Wnt/β-catenin信号通路参与膀胱癌的病理过程，能够促进肿瘤细胞增殖、抑制凋亡以及促进肿瘤细胞迁移侵袭。

1 经典Wnt/β-catenin信号通路

1.1 经典Wnt/β-catenin信号通路的组成 经典Wnt/β-catenin信号通路是一条在物种进化上高度保守的信号途径，调控着胚胎发育以及成年人体内细胞生长、迁移、分化的平衡[4]，参与调控细胞增殖、分化、侵袭、凋亡、机体免疫及组织修复等多种病理生理过程。经典Wnt/β-catenin信号通路主要由Wnt蛋白、跨膜受体、胞质蛋白、核内转录因子及下游靶基因构成[5]。其中Wnt蛋白包括Wnt1、Wnt3a、Wnt7b等；跨膜受体包括卷曲蛋白(frizzled，Frz)和辅助性受体[低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(low-density lipoprotein receptor-related protein 5/6，LRP 5/6 )]；胞质蛋白包括散乱蛋白(dishevelled，Dsh)、轴蛋白(axin)、糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β)、结直肠腺瘤性息肉基因(adenomatous polyposis coli，APC)及β-catenin；核内转录因子包括转录活化因子[环磷腺苷效应元件结合蛋白(cAMP-response element-binding protein，CBP)]及T细胞转录因子/淋巴样增强因子(T-cell factor/ lymphoid enhancing factor，TCF/LEF)家族等；下游靶基因包括c-myc、细胞周期蛋白D1(cyclinD1)、凋亡抑制基因Survivin、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及环氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)及泛素蛋白酶体(ubiquitin-proteasome，UP)等。

1.2 经典Wnt/β-catenin信号通路的作用机制 越来越多的证据支持经典Wnt/β-catenin信号通路在胚胎发育、肿瘤发生和神经系统发育发挥着重要作用[6]。在Wnt/β-catenin信号通路受到相关刺激时，细胞膜外Wnt蛋白同时与Frz和LRP5/6结合，由此激活了该信号通路的传导；结合物活化胞质内的Dsh，进而抑制由β-catenin、GSK-3、axin与APC等构成的降解复合物的活性，避免了UP对β-catenin 的识别和降解，从而使β-catenin在胞质内逐渐积聚；随着β-catenin胞质内积聚并转入细胞核内，与转录因子TCF/LEF结合，刺激下游c-myc、cyclinD1、Survivin 、CD44、VEGF等靶基因的激活，调控肿瘤细胞的异常增殖，影响肿瘤的发生发展、侵袭和转移(大小、分期、分级)以及患者的生存期和预后。

2 经典Wnt/β-catenin信号通路与膀胱癌的发生

膀胱癌的发生与经典Wnt/β-catenin信号通路有着密切关系，与该通路各蛋白质表达水平及基因突变有关。Kastritis等[7]在膀胱癌患者标本中检测到Wnt/β-catenin信号通路的激活及β-catenin在癌细胞核内积聚，表明经典Wnt/β-catenin信号通路参与膀胱癌的发生。

2.1 Wnt蛋白及跨膜受体与膀胱癌的发生 Wnt蛋白是一类分泌型糖蛋白，目前已发现19种Wnt蛋白参与肿瘤的发生。 Malgor等[8]发现Wnt5a在膀胱癌上的表达明显高于正常膀胱组织，且Wnt5a的表达与膀胱癌的病理分级、TNM分期及预后呈正相关性；Bui等[9]发现Wnt7b在人类膀胱癌和浸润性膀胱癌中高表达，正常组织低表达，提示Wnt5a和Wnt7b与膀胱癌的发生发展呈正相关。Rong等[10]发现Wnt拮抗基因(Wnt inhibitor factor 1，Wif1)的高甲基化异常表达增加膀胱癌的侵袭概率，影响患者的生存期及预后，提示Wif1高甲基化异常表达与膀胱癌密切相关。

跨膜受体作为高度亲和Wnt蛋白的受体，为7次跨膜蛋白，在肿瘤组织中表达上调。Wnt信号通路中相关跨膜受体Frz包括Frz1、Frz2、Frz9等。Nambotin等[11]通过在小鼠体内注入针对Frz7的小分子肽，可降低细胞存活率，表明FZD7可通过经典Wnt/β-catenin信号通路影响原发性肝癌的发生。Wang等[12]发现膀胱癌组织中存在Frz1的异常表达和甲基化，提示跨膜受体卷曲蛋白Frz1可通过Wnt/β-catenin信号通路影响膀胱癌的发生。

2.2 Wnt/β-catenin信号通路胞质蛋白与膀胱癌的发生 Ilyas等[13]发现肿瘤的发生发展与胞质蛋白(APC、axin、β-catenin和GSK-3β)自身的突变致其不恰当的激活密切相关。在经典Wnt/β-catenin信号通路，β-catenin起着正向调节作用，axin、APC、GsK-3B等则起着负向调节作用。

APC是一种抑癌基因，在细胞周期、运动、黏附以及信号传导过程中发挥着重要的作用。APC突变可引起胞质内β-catenin积累，导致腺瘤的形成，APC突变最常见于结直肠癌。Kastritis等[7]也发现APC启动子甲基化导致其在膀胱癌中表达异常，甲基化程度与膀胱癌的复发及进展程度呈正相关，APC启动子甲基化是膀胱癌形成的早期事件，并随着膀胱癌的侵袭转移逐步积累，参与膀胱癌的发生发展。

axin是一种支架蛋白，在Wnt/β-catenin信号通路中主要参与形成axin/GSK-3β/APC/β-catenin蛋白降解复合体。axin基因的突变可能使axin蛋白功能异常或表达减少，进而使胞质内axin降低，或使介导胞质内β-catenin降解的axin/GSK-3β/APC/β-catenin蛋白降解复合体形成受限，从而引起β-catenin在细胞内的聚积；Moon等[14]发现，axin的遗传变异可激活Wnt 信号通路，从而促进膀胱癌的发生，提示经典Wnt/β-catenin信号通路参与膀胱癌的发生。

β-catenin是经典Wnt/β-catenin信号通路中调控下游靶基因的核心因子，可调控胚胎发育、细胞增殖、侵袭及组织修复等多种病理生理过程，它由胞质内向细胞核积聚是该信号通路被激活后行使功能的标志。研究者发现β-catenin在细胞质积聚与结直肠癌[15]、乳腺癌[16]、前列腺癌[17]和膀胱癌的发生有密切关系。大量研究数据表明肿瘤的发生与经典Wnt/β-catenin途径产生的β-catenin有关。有学者发现，在癌细胞中有β-catenin在细胞核积聚的现象，提示细胞核β-catenin高表达参与肿瘤干细胞播散过程，进而导致肿瘤的侵袭和转移[18]。Hirata等[19]发现细胞核内的β-catenin在膀胱癌中表达明显增加；通过敲除β-catenin后，膀胱癌细胞的侵袭和迁移能力明显下降，并出现明显的细胞凋亡。

2.3 Wnt/β-catenin信号通路核内转录因子及下游靶基因与膀胱癌的发生 Wnt/β-catenin信号通路核内转录因子主要是TCF/LEF家族，其与肿瘤的发生密切相关。在经典Wnt/β-catenin信号通路中，细胞核内的β-catenin与TCF/LEF结合并激活下游靶基因，进而通过靶基因的高表达调控细胞增殖、凋亡、组织重塑、侵袭、转移及血管生成，从而参与膀胱癌的发生发展。Yi等[20]通过免疫共沉淀发现雄激素诱导β-catenin/TCF结合可促进膀胱癌的发生。Hiroaki等[21]发现膀胱癌中c-myc和cyclinD1 mRNA及其蛋白表达明显高于正常膀胱组织。卜强等[22]发现下游靶基因cyclin D1、基质金属蛋白酶 (matrix metalloproteinase，MMP)-2 mRNA及蛋白的表达在膀胱癌表达最高，癌旁组织次之，正常膀胱组织最低，且cyclin D1和MMP-2表达程度随着膀胱癌病理分级、TNM分期和浸润程度升高而逐步增加，表明膀胱癌的发生发展与下游靶基因相关。总之，经典Wnt/β-catenin信号通路各组成成分及调节因子的异常激活和突变均可能与膀胱癌的发生密切相关。

3 经典Wnt/β-catenin信号通路与膀胱癌的浸润及转移

浸润及转移是膀胱癌最主要的生物学特点，是导致患者发病和死亡的主要原因，同时也是评估膀胱癌治疗效果的重要因素。膀胱癌的浸润和转移是一个多因素、多步骤的复杂过程[23]：癌细胞从原发灶游出，细胞外基质降解、突破基底膜，穿过间质性结缔组织和周围基质，然后进入血管或淋巴管，迁移到远处器官并重新生长。

经典Wnt/β-catenin信号通路成员基因突变及异常表达是膀胱癌浸润及转移的基础[24]，β-catenin 是经典Wnt/β-catenin信号通路的关键分子，Wu等[25]通过研究已经证实，β-catenin可直接调控锌指蛋白家族ZEB1基因的转录和表达，继而影响膀胱癌细胞表型、体内外侵袭和转移能力。Lustig等[26]的研究表明，β-catenin可诱导肿瘤细胞生长因子及其受体的表达，进而调节肿瘤细胞增殖；可上调VEGF和MMP-26蛋白的表达，刺激血管增殖，促进细胞外基质的降解，诱发肿瘤的远处转移。此外，Wu等[27]发现水飞蓟宾能抑制GSK-3β的磷酸化、β-catenin的核转位和下游靶基因的转录激活，进而诱导细胞凋亡和抑制膀胱癌细胞的增殖转移；另一方面，水飞蓟宾可通过抑制锌指蛋白ZEB1的表达，抑制肿瘤干细胞的特性和逆转上皮间质转化，进而抑制膀胱癌细胞迁移和侵袭、减少膀胱癌肺转移以及延长动物存活时间。

在膀胱癌浸润转移过程中，细胞外基质的降解是肿瘤脱离原发瘤和发生浸润转移的先决条件。Du等[28]证实氯化锂可激活Wnt/β-catenin信号通路下游靶基因MMP-9，通过促进癌细胞迁移黏附和肿瘤血管生成等方式，从而参与膀胱癌的浸润及转移。E-钙粘素是Wnt/β-catenin信号通路下游靶基因之一，作为钙依赖性细胞黏附分子，可维持细胞结构的完整性及细胞间黏附性，抑制癌细胞从原发灶脱落。有学者[29]发现E-钙粘素的表达减少可促进膀胱癌的浸润和转移，影响患者的生存期及临床预后。总之，经典Wnt/β-catenin信号通路各组成成分均可能与膀胱癌的浸润和转移密切相关，其主要机制为通过促进癌细胞的迁移黏附和肿瘤血管生成，以及诱导细胞增殖等方式参与膀胱癌的浸润及转移，此外，还可通过影响肿瘤干细胞发生转移参与肿瘤的浸润及转移。

综上所述，膀胱癌的发生与发展是一个复杂、多因素、多步骤的病理变化过程，既有内在的遗传因素，又有外在的环境因素。经典Wnt/β-catenin信号通路各组成分子的异常激活与膀胱癌的发生、浸润和转移关系密切，影响肿瘤的侵袭转移、患者的生存期及预后。通过调节经典Wnt/β-catenin信号通路的表达，可能为膀胱癌早期诊断及抗膀胱癌治疗的新靶点提供思路。

4 展 望

近年来膀胱癌的发病率在呈上升趋势，其中70%～80%是浅表性膀胱癌，大多数浅表性膀胱癌可经尿道切除术治愈，但术后3～5年内复发率高，为60%～90%，治疗效果仍较差，因此研究探讨新的有效治疗方案具有重要的临床意义。上述国内外大量研究已证实经典Wnt/β-catenin信号通路与肿瘤细胞凋亡、肿瘤发生、肿瘤干细胞、肿瘤血管生成以及肿瘤浸润转移有着重要关系，但有关此通路各分子互相作用和调节的分子机制及其与膀胱癌之间的关系仍未完全阐明，仍需要进一步的研究。目前，以经典Wnt/β-catenin信号通路为靶点的抗肿瘤治疗措施包含了蛋白水平、分子水平及基因水平等，进一步研究经典Wnt/β-catenin信号通路中各基因互相作用机制以及与其他通路的相互联系，可把它们之间的汇合点作为抗膀胱癌药物的治疗靶点，从不同水平阻断经典Wnt/β-catenin信号通路，可能为膀胱癌早期诊断、治疗、随访干预及预后判断提供新的方向。

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广西自然科学基金(2010GXNSFA183013)；广西桂林市科学研究与技术开发计划(20130120-15)

何小龙(1990～)，男，在读硕士研究生，研究方向：泌尿系统肿瘤与结石。

高漓(1978～)，男，硕士，副教授，研究方向：泌尿系统肿瘤与结石，E-mail：40407864@qq.com。

R 737.14

A

0253-4304(2016)06-0838-04

10.11675/j.issn.0253-4304.2016.06.23

2016-01-04

2016-03-04)